量子與物理的碰撞 中國(guó)科大在新奇自旋相互作用研究中取得重要進(jìn)展

　　來(lái)自中國(guó)科大的消息顯示，中國(guó)科大中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰、榮星等人在新奇自選相互作用的研究中取得重要進(jìn)展，對(duì)一類(lèi)速度相關(guān)的新奇自旋相互作用在微米尺度給出了當(dāng)下最嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)限定。

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)石英音叉帶動(dòng)質(zhì)量源在垂直金剛石表面的方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)序列將所要探索的新相互作用轉(zhuǎn)化成單自旋量子傳感器的量子相位信息。該實(shí)驗(yàn)對(duì)一類(lèi)速度相關(guān)的新自旋相互作用在微米尺度給出了新的實(shí)驗(yàn)限定，其中在200微米處的限定比以往基于銫、鐿、鉈原子光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)格4個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　圖：紅線是此次實(shí)驗(yàn)對(duì)新奇自旋相互作用耦合常數(shù)gAegAe作出的實(shí)驗(yàn)限定。

　　據(jù)了解，一開(kāi)始的新奇自旋相互作用研究在1984年，科學(xué)家提出了一種標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新奇自旋相互作用，這種相互作用可以由標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新玻色子誘導(dǎo)，譬如軸子、類(lèi)軸子、暗光子，Z'玻色子等。這些新的玻色子有著不同的理論背景，此后一系列精密的科學(xué)實(shí)驗(yàn)被用于探索這些新奇自旋相互作用。

　　中國(guó)科大杜江峰團(tuán)隊(duì)早在幾年前便開(kāi)始新奇自旋相互作用研究：2018年2月，在國(guó)際上首次提出利用金剛石中氮-空位缺陷作為單自旋傳感器來(lái)搜尋新奇自旋相互作用；同年8月，研究團(tuán)隊(duì)基于該單自旋傳感器搜尋極化自旋之間的新奇相互作用，給出了微米尺度最優(yōu)實(shí)驗(yàn)限定。

　　以上工作均以靜態(tài)的新奇自旋相互作用為研究對(duì)象，充分展示了金剛石氮-空位缺陷單自旋量子傳感器在微納尺度對(duì)新物理的探索能力。

　　該成果以“Experimental Constraints on an Exotic Parity-Odd Spin- and Velocity-Dependent Interaction with a Single Electron Spin Quantum Sensor”為題于6月29日在物理評(píng)論快報(bào)上發(fā)表。審稿人評(píng)價(jià)稱(chēng)，這篇文章展示了量子測(cè)量技術(shù)與基礎(chǔ)物理檢驗(yàn)的聯(lián)姻，對(duì)廣大物理學(xué)家極具吸引力。

　　中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生焦曼和郭茂森為該文共同第一作者，天文系蔡一夫教授為理論合作者，杜江峰院士和榮星特任教授為該文的共同通訊作者。該研究得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院和安徽省的資助。（余予）

　　轉(zhuǎn)自：C114通信網(wǎng)

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